Relación de los estados de agregación con la temperatura

En la naturaleza se pueden manifestar cuatro estados de agregación de la materia, sólido, líquido, gaseoso y plasma. El punto en común de estos es su comportamiento en cuanto a las fuerzas de atracción entre las partículas y, por ende, en su distribución. También encontraremos que los diversos valores que adquieran tanto la temperatura como la presión serán determinantes en el comportamiento de una sustancia cuando se manifieste en cualquiera de sus estados de agregación.

Sólido

Las partículas del cuerpo se presentan distribuidas en el espacio con un patrón bien organizado ocupado posiciones bien definidas en función de las fuerzas de atracción entre partículas. En el caso del agua, cuando pasa de su estado de agregación líquido a sólido, es porque la temperatura baja a los 0°C.

Líquido

Las partículas de un cuerpo no se encuentran ligadas tan fuertemente como en el estado sólido y se puede decir que se deslizan una sobre otra.

Gas

Las partículas de un cuerpo tienen una libertad total de movimiento y prácticamente no ejercen fuerzas unas sobre otras.

A mayor temperatura, un material puede pasar de estado sólido a líquido o de líquido a gaseoso.

Como dato adicional, el agua cambia a este estado cuando alcanza los 100°C.

Plasma

Este es denominado como el cuarto estado de agregación de la materia y se distingue por manifestarse a una temperatura igual o mayor a los 5,000 °C. Bajo estas circunstancias, las moléculas se rompen, los átomos chocan de manera violenta y además, van perdiendo sus electrones, esto provoca que se constituya un gas ionizado, con una mezcla de iones y electrones.

Un ejemplo evidente de la manifestación de este cuarto estado lo podemos explicar con el sol, un plasma lleno de átomos de hidrógeno y helio que han sufrido la pérdida parcial o total de sus electrones derivado de las altas temperaturas que influyen en estos (se estima que tan solo la temperatura media superficial de esta estrella alcanza los 6,000 °C, mientras que la temperatura media del núcleo oscila en los 15, 000, 000 °C).

¿Cómo es el cambio en los estados de agregación?

Un estado de agregación es un cambio físico que describe diferentes cambios de fase tales como los procesos de fusión, solidificación, vaporización, condensación, sublimación y sublimación inversa (Figura 1).

*Fig. 1.* Cambios de fase de los estados de agregación.

Fusión: debido al incremento de la temperatura, la materia sufre un cambio de su estado sólido a líquido.

Solidificación: al haber una disminución de la temperatura, la sustancia pasa de su estado líquido a sólido.

Vaporización: la materia hace un cambio de líquido a gaseoso por el incremento de la temperatura.

Condensación: este fenómeno ocurre cuando se disminuye la temperatura desde su estado gaseoso al líquido.

Sublimación: en este contexto la materia sufre una transformación del estado sólido al gaseoso, sin siquiera haber pasado por el estado líquido, esto derivado del aumento drástico de la temperatura y su variación en la presión.

Sublimación inversa: se le llama así por ser la versión contraria a la sublimación, es decir, el cambio directo del estado gaseoso al sólido.

El punto triple

Se trata de un punto en la gráfica de presión donde se da una coexistencia en equilibrio termodinámico de los tres estados de agregación de la materia. Para poder obtener de forma experimental este punto triple, es necesario que se dé una variación tanto en la temperatura como en la presión hasta lograr que los tres estados se manifiesten de forma simultánea. Un ejemplo es el agua donde en su estado sólido (hielo), líquido (agua) y gas (vapor), mantienen su coexistencia termodinámica en los 273.16 K y con una presión de 611.73 Pa. Cabe destacar que, cuando un cuerpo sólido se encuentre en una presión menor a la de su punto triple y es calentado, pasará por un cambio de fase de tipo sublimación, es decir, de sólido a gas.

El punto crítico

Más allá del punto triple podemos describir al punto crítico que es el punto límite que se representa en la gráfica de presión contra la temperatura de una sustancia. En este caso, el volumen de un líquido es igual al volumen de una masa igual de vapor, o bien, las densidades tanto del vapor y del líquido también son iguales. Si se miden las densidades de ambos estados de agregación en función de la temperatura y se representan los resultados, es posible determinar la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas.